CN104634574B - 发动机外特性曲线获得方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于发动机与整车匹配设计领域，特别涉及一种发动机外特性曲线获得方法，包括如下步骤：将待测发动机安装在整车上进行常规测试，获得实际加速度曲线；选择与待测发动机参数相近的已知发动机外特性数据作为近似曲线；将近似曲线离散得到多个第一点；将多个第一点带入一维仿真模型计算理想加速度曲线；将理想加速度曲线与实际加速度曲线进行比较，如果差异超过设定值M，调整第一点的位置并重复计算、比较，如果差异小于等于设定值M，将优化后的近似曲线作为待测发动机的外特性曲线输出。通过常规的整车加速度测试曲线，通过数值运算的方式，获取待测试的发动机外特性参数，避免了在试验台上测定发动机外特性曲线的种种不足。
Description
技术领域
本发明属于发动机与整车匹配设计领域，特别涉及一种发动机外特性曲线获得方法。
背景技术
在整车研制过程中，通常需要跟某些标杆发动机匹配的整车进行比较，以便研制出满足目标要求的产品。发动机的外特性曲线是发动机的主要特性参数之一，不仅在发动机的研发过程中使用，在整车匹配过程中，为了能获得比较好的整车动力性、经济性性能，通常也需要使用该参数作为输入，进行对标分析。但是，从技术保护的角度，发动机的研制单位和使用该产品的整车厂都不会公开各自发动机的这类参数，而且，该参数在试验台架上很难测定，且成本高昂。
为了能够解决上述问题，使得在整车匹配过程中，获得比较好的动力性、经济性效果，能更准确地进行对标分析，需要一种经济、有效的方法获得发动机的外特性曲线。
发明内容
本发明的目的在于提供一种发动机外特性曲线获得方法，利用已有的发动机特性曲线并通过简单测试结果相结合的方法获得待测发动机所需的发动机外特性曲线。
为实现以上目的，本发明采用的技术方案为：一种发动机外特性曲线获得方法，包括如下步骤：(A)将待测发动机安装在整车上进行常规测试，获得实际加速度曲线；(B)选择与待测发动机参数相近的已知发动机外特性数据作为近似曲线；(C)将近似曲线离散得到多个第一点；(D)将多个第一点代入一维仿真模型计算理想加速度曲线；(E)将步骤D获得的理想加速度曲线与步骤A获得的实际加速度曲线进行比较，如果差异超过设定值M，调整第一点的位置并重复步骤D～E，如果差异小于等于设定值M，将步骤B中获得的近似曲线优化后作为待测发动机的外特性曲线输出。
与现有技术相比，本发明存在以下技术效果：通过常规的整车加速度测试曲线，将已有的发动机特性曲线进行一系列处理后获得的理想加速度曲线与之匹配，通过不断修正，获取待测试的发动机外特性参数，避免了在试验台上完整测定发动机外特性曲线的种种不足。
附图说明
图1是本发明步骤A～E的流程图，包括速度曲线的获得、计算和比较；
图2是本发明步骤B1～B6的流程图，包括速度曲线的获得、计算和比较；
图3是本发明测试得到的加速度曲线；
图4是本发明测试得到的速度曲线；
图5是任意选取的发动机外特性曲线也即初始曲线；
图6是初始曲线离散后得到4个第二点；
图7是对4个第二点通过贝塞尔函数进行曲线拟合得到的光顺曲线，并对光顺曲线离散得到多个第三点；
图8是测试得到的加速度曲线和理想加速度曲线比较示意图，其中虚线为理想加速度曲线。
具体实施方式
下面结合图1至图8，对本发明做进一步详细叙述。
参阅图1，一种发动机外特性曲线获得方法，包括如下步骤：(A)将待测发动机安装在整车上进行常规测试，提取出实际加速度曲线，如图3所示的是某款待测发动机测试出来的加速度曲线；(B)选择与待测发动机参数相近的已知发动机外特性数据作为近似曲线；(C)将近似曲线离散得到多个第一点，第一点的个数应当足够多，确保有足够多的点可以描述出实际发动机外特性曲线可能存在的拐点；(D)将多个第一点代入一维仿真模型计算理想加速度曲线；(E)将步骤D获得的理想加速度曲线与步骤A获得的实际加速度曲线进行比较，如果差异超过设定值M，调整第一点的位置并重复步骤D～E，如果差异小于等于设定值M，将步骤B中获得的近似曲线优化后作为待测发动机的外特性曲线输出，这里说的差异可以是∫|a1-a2|dt，式中a1为理想的加速度，a2为实测的加速度，比较速度的差异一样，不过其中的加速度换成速度的。
对于很多待测发动机而言，都能找到与其型号类似的已知发动机外特性数据，将这些近似的数据作为计算待测试发动机外特性曲线的依据时，可有效减少计算量。但对于不确定存在与待测试发动机相近的已知发动机外特性数据时，可按如下步骤进行处理获得近似曲线：(B1)选择已知的任意发动机外特性数据作为初始曲线，如图5所示；(B2)将初始曲线进行离散处理得到多个第二点，如图6所示；(B3)对多个第二点进行曲线拟合，得到光顺曲线，如图7所示；(B4)将光顺曲线离散得到多个第三点，图7中曲线上的点即第三点，第三点均匀分布且数量多于第二点；(B5)将多个第三点代入一维仿真模型计算理想加速度曲线；(B6)将步骤B5获得的理想加速度曲线与步骤A获得的实际加速度曲线进行比较，如图8所示，如果差异超过设定值N，调整第二点的位置，重复步骤B3～B6，如果差异小于等于设定值N，将优化后的光顺曲线作为近似曲线。加入步骤B1～B6后，可以获得任意的发动机外特性曲线，不管是否有已知的近似发动机外特性数据。
优选地，在上述步骤中加入速度曲线，可以提高获得的发动机外特性曲线的准确性。所述的步骤A中，还获得实际速度曲线；步骤D和步骤B5中，还计算理想速度曲线；步骤E和步骤B6中，还分别将步骤D和步骤B5中获得的理想速度曲线与步骤A获得的实际速度曲线进行比较。图4所示的即为步骤A测试获得的实际速度曲线。
本案中提供了四个具体的实施例：
实施例一：步骤A～E；
实施例二：步骤A～E，包括速度曲线的获得、计算和比较；
实施例三：步骤A，B1～B6，C～E；
实施例四：步骤A，B1～B6，C～E，包括速度曲线的获得、计算和比较；
操作人员可根据实际需要进行选择。比如已知的发动机是否有与待测试发动机参数接近，如果有，可以选择实施例一和二，如果没有，可以选择实施例三和四；或者对于待测试发动机外特性曲线准确性的要求是否很高，如果要求低，可以选择实施例一和三，如果要求比较高，可以选择实施例二和四。
步骤E中的比较较为精确，对于差异的要求高于步骤B6，故这里优选地，所述的设定值M小于设定值N。
由于所述的步骤B2中，第二点作为控制点，当处理得到的理想的速度曲线和加速度曲线与测试得到的速度曲线和加速度曲线差别较大时，需要对第二点进行调整，如果第二点的数目过多，则其调整的可能性也很多，不利于处理，故优选地，所述的步骤B2中，第二点的个数不超过5个。
对第一点进行曲线拟合，有多种方式，常见的有两种：最小二乘法和贝赛尔函数法。本案中，这两种方式都可以，所述的步骤B3中通过最小二乘法或贝塞尔函数对多个第二点进行曲线拟合。
优选地，所述的步骤B4中，第三点的个数多于10个且第三点沿横坐标均匀分布。通过程序进行步骤B5运算时，计算得到的速度曲线和加速度曲线与该光顺曲线实际所对应的速度曲线和加速度曲线存在一定的差异，第三点选取越多，这个差异越小，因此这里选择较多的第三点，以使得结果更加准确。
Claims (8)
1.一种发动机外特性曲线获得方法，包括如下步骤：
(A)将待测发动机安装在整车上进行常规测试，获得实际加速度曲线；
(B)选择与待测发动机参数相近的已知发动机外特性数据作为近似曲线；
(C)将近似曲线离散得到多个第一点；
(D)将多个第一点代入一维仿真模型计算理想加速度曲线；
(E)将步骤D获得的理想加速度曲线与步骤A获得的实际加速度曲线进行比较，如果差异超过设定值M，调整第一点的位置并重复步骤D～E，如果差异小于等于设定值M，将优化后的理想加速度曲线作为待测发动机的外特性曲线输出。
2.如权利要求1所述的发动机外特性曲线获得方法，其特征在于：当不确定存在与待测试发动机相近的已知发动机外特性数据时，按如下步骤进行处理获得近似曲线：
(B1)选择已知的任意发动机外特性数据作为初始曲线；
(B2)将初始曲线进行离散处理得到多个第二点；
(B3)对多个第二点进行曲线拟合，得到光顺曲线；
(B4)将光顺曲线离散得到多个第三点，第三点均匀分布且数量多于第二点；
(B5)将多个第三点代入一维仿真模型计算理想加速度曲线；
(B6)将步骤B5获得的理想加速度曲线与步骤A获得的实际加速度曲线进行比较，如果差异超过设定值N，调整第二点的位置，重复步骤B3～B6，如果差异小于等于设定值N，将优化后的光顺曲线作为近似曲线。
3.如权利要求1所述的发动机外特性曲线获得方法，其特征在于：所述的步骤A中，还获得实际速度曲线；步骤D中，还计算理想速度曲线；步骤E中，还将步骤D获得的理想速度曲线与步骤A获得的实际速度曲线进行比较，将优化后的理想速度曲线作为待测发动机的外特性曲线输出。
4.如权利要求2所述的发动机外特性曲线获得方法，其特征在于：所述的步骤A中，还获得实际速度曲线；步骤D和步骤B5中，还计算理想速度曲线；步骤E和步骤B6中，还分别将步骤D和步骤B5中获得的理想速度曲线与步骤A获得的实际速度曲线进行比较，步骤E中，将优化后的理想速度曲线作为待测发动机的外特性曲线输出。
5.如权利要求2或4所述的发动机外特性曲线获得方法，其特征在于：所述的设定值M小于设定值N。
6.如权利要求2或4所述的发动机外特性曲线获得方法，其特征在于：所述的步骤B2中，第二点的个数小于等于5个。
7.如权利要求2或4所述的发动机外特性曲线获得方法，其特征在于：所述的步骤B3中通过最小二乘法或贝塞尔函数对多个第二点进行曲线拟合。
8.如权利要求2或4所述的发动机外特性曲线获得方法，其特征在于：所述的步骤B4中，第三点的个数多于10个且第三点沿横坐标均匀分布。
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